第七届青年地学论坛

生物矿化的外壳是软体动物最成功的进化特征之一。与双壳类动物和腹足类动物的外壳相比，大多数头足类动物都失去了外壳。乌贼作为一类头足动物进化出了内壳，其主要成分为文石和有机大分子。与外壳相比，内壳的功能是控制浮力，而不是抵御捕食者，因此内壳可能是独立进化的。大约5亿年前，头足类与双壳类和腹足类分离，内壳的进化过程并不清楚，部分原因是对大分子特别是控制矿物形成的蛋白质分子的理解不足。
在本研究中，我们从条纹乌贼的内壳中提取蛋白质，并进行了液相色谱-串联质谱法来检测壳基质蛋白（SMPs）。总共鉴定了42个SMPs，意外地发现血蓝蛋白是含量最丰富的SMP。血蓝蛋白是甲壳类动物、腹足类动物和头足类动物中的一种含氧蛋白质，主要功能为运输氧气和免疫防御，此前从未在外壳中发现过。另外，内壳SMPs还包括几丁质代谢相关蛋白、免疫相关蛋白、酶类、蛋白酶抑制剂、含有重复序列的蛋白、未知蛋白。通过与17种代表性生物矿物的SMPs进行比较，我们发现血蓝蛋白、磷脂蛋白、SOUL蛋白、转铁蛋白、富含苯丙氨酸蛋白和烯醇酶的SMPs是乌贼内壳蛋白库中独有的；但外壳蛋白库中的碳酸酐酶、富含甘氨酸蛋白、纤维粘连蛋白并不存在于乌贼内壳中。值得注意的是，一些SMP通常只在一些体内生物矿物中发现，如血蓝蛋白和甲壳素去乙酰化酶（小龙虾的胃石中）和卵黄蛋白原（斑马鱼的耳石中）。通过聚类分析，我们发现乌贼内壳不会与任何外壳聚集在一起。这项研究暗示了乌贼内壳与体内生物矿物的潜在关系，它可能代表了无脊椎动物中的过渡性壳结构这一独特的进化。
 

乌贼,蛋白质组学,贝壳